[發(fā)明專利]一種基于納米氧化物薄膜/電解質(zhì)垂直結(jié)構(gòu)的人工突觸電子器件的制備方法

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• 申請日: 2020-10-16
• 公開（公告）號: CN112239195A
• 公開（公告）日: 2021-01-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐文濤;郭科鑫;衛(wèi)歡歡;于海洋;龔江東;李仁杰;韓弘;馬明雪
• 申請（專利權(quán)）人: 南開大學(xué)
• 主分類號: B81B7/04
• 分類號: B81B7/04;B81C1/00
• 代理公司: 天津翰林知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 12210
• 代理人: 趙鳳英

1.一種基于納米氧化物薄膜/電解質(zhì)垂直結(jié)構(gòu)的人工突觸電子器件的制備方法，其特征為該方法包括如下步驟：

1)將襯底經(jīng)丙酮和異丙醇(IPA)依次超聲清洗；再用異丙醇熱蒸汽熏蒸襯底表面5秒～3分鐘，然后用N₂將其表面吹干；

2)將步驟1)所得襯底用紫外臭氧清洗，然后將前驅(qū)體溶液于所得的硅襯底上旋涂，旋涂速度衛(wèi)1000-6000r·min^-1，旋涂時間為10-80s再將其置于加熱板上，80-600℃下退火10-120min，退火后冷卻至室溫，在襯底上獲得氧化物薄膜；每平方厘米襯底旋涂10-500μL分散液；所述的前驅(qū)體溶液是濃度為0.1M-2M的硝酸鎳溶液或濃度為0.1M-2M的TiO₂前體溶膠；

3)構(gòu)筑聚合物電解質(zhì)薄膜：

4)在步驟2)中所得獲得的氧化物薄膜上構(gòu)筑聚合物電解質(zhì)薄膜，用移液槍取50-1000μL聚合物電解質(zhì)溶液于步驟2)所得的氧化物薄膜的襯底上，以200-2000r·min^-1的轉(zhuǎn)速旋涂5-50s，旋涂結(jié)束后，將涂有聚合物電解質(zhì)溶液的襯底置于加熱板上，在40-300℃下退火5-60min后冷卻至室溫，獲得聚合物電解質(zhì)薄膜，整個旋涂過程在氮氣手套箱中進(jìn)行；

其中，每平方厘米薄膜上旋涂1-500μL聚合物電解質(zhì)；聚合物電解質(zhì)溶液的濃度為0.01-1g/mL；

5)蒸鍍電極，利用掩模板，在步驟3)獲得的該聚合物電解質(zhì)薄膜的表面上蒸鍍金屬電極，制備得到基于納米氧化物薄膜/電解質(zhì)垂直結(jié)構(gòu)的人工突觸電子器件；

所述的步驟3)中的聚合物電解質(zhì)溶液為鋰鹽-聚環(huán)氧乙烷(Li-PEO)和鈉鹽-聚環(huán)氧乙烷(Na-PEO)溶液，溶劑為乙腈。

2.如權(quán)利要求1所述的襯底為商業(yè)高摻雜硅，石英玻璃或者氧化銦錫導(dǎo)電玻璃。

3.權(quán)利要求1所述的基于納米氧化物薄膜/電解質(zhì)垂直結(jié)構(gòu)的人工突觸電子器件的制備方法，其特征為所述的硝酸鎳溶液的配置方法為：將六水合硝酸鎳加入到乙二醇中，磁力攪拌后得到硝酸鎳前驅(qū)體溶液；

所述的TiO₂前體溶膠的配置方法為：二乙醇胺和鈦酸四丁酯加入到無水乙醇中，攪拌溶解后向溶液中加無水乙醇和超純水，并將混合物進(jìn)一步攪拌1～3h，然后靜置20～30h；得到透明的TiO₂前體溶膠；其中，二乙醇胺與鈦酸四丁酯的體積比為1:1～1:4，超純水與無水乙醇的體積比為1:80～90。

4.如權(quán)利要求1所述的基于納米氧化物薄膜/電解質(zhì)垂直結(jié)構(gòu)的人工突觸電子器件的制備方法，其特征為所述的步驟4)中蒸鍍的金屬電極的厚度為80-150nm，所述的金屬電極為金電極或鋁電極。

5.如權(quán)利要求5所述的基于納米氧化物薄膜/電解質(zhì)垂直結(jié)構(gòu)的人工突觸電子器件的制備方法，其特征為所述的金屬電極為陣列分布的圓形。

6.如權(quán)利要求1所述的基于納米氧化物薄膜/電解質(zhì)垂直結(jié)構(gòu)的人工突觸電子器件的制備方法，其特征為步驟3)中聚合物電解質(zhì)溶液的鋰鹽或者鈉鹽的濃度范圍為0.01M–1M。